Memorias de almacenamiento - Aplicaciones computacionales

Memorias de almacenamiento
Integrantes: Felipe Baeza
Diego Baesler
Gustavo Campos
1
INTRODUCCION:
Este trabajo fue desarrollado para el ramo de aplicaciones computacionales 1, desarrollado por el
profesor Luis Ríos en la universidad de Santiago, con la finalidad de lograr una mayor comprensión de
diversos temas acerca de la computación, en este informe en particular se trabajara y explicara el tema de
“Memorias de almacenamiento”, en primara instancia creemos como grupo que es sumamente importante
explicar primero el termino recién aludido ,para lograr una mayor comprensión de el ,bueno este termino
en la actualidad, suele referirse a una forma de almacenamiento de estado sólido conocido como memoria
RAM (memoria de acceso aleatorio, RAM por sus siglas en inglés random access memory) y otras veces
se refiere a otras formas de almacenamiento rápido pero temporal. De forma similar, se refiere a formas
de almacenamiento masivo como discos ópticos y tipos de almacenamiento magnético como discos duros
y otros tipos de almacenamiento más lentos que las memorias RAM, pero de naturaleza más permanente.
Estas distinciones contemporáneas son de ayuda porque son fundamentales para la arquitectura de
computadores en general.
En este informe se desarrollara una gran variedad de tema tales como, en sus inicios en la década de los
60 y 70, con sus características de ese entonces, sus funciones y el rol que desempeñaban. Otro tema
sumamente relevante es el de las Memorias primarias y secundarias, en caso de las primarias se hablara
acerca de sus dos tipos (ROM /RAM) en el caso de las ROM se especificara sus tipos tales (ROM/PROM
/EPROM/EEPROM/Memoria Flash) y en el caso de las RAM (DRAM/SDR/DDR/DDR3), En segunda
instancia se tocara el tema de las memorias secundarias con sus dos respectivos tipos que son dispositivos
de almacenamiento magnético y dispositivos de almacenamiento ópticos.
Este trabajo se terminara con una conclusión alusiva al tema a desarrollarpara lograr una mayor
comprensión del tema.
2
ÍNDICE
HISTORIA DE LAS MEMORIAS DE ALMACENAMIENTOS ....................................................... 4
LA PRIMERA TARJETA PERFORADA ....................................................................................................... 4
LA PRIMERA TARJETA............................................................................................................................ 4
MEMORIA PRIMARIA Y SECUNDARIA ......................................................................................... 5
ÁREA DE ALMACENAMIENTO PRIMARIO................................................................................... 5
MEMORIA ROM (READ ONLY MEMORY) ............................................................................................. 5
TIPOS DE MEMORIA ROM [2] ................................................................................................................. 6
ROM ....................................................................................................................................................... 6
PROM..................................................................................................................................................... 6
EPROM .................................................................................................................................................. 6
EEPROM ................................................................................................................................................ 7
Memoria Flash ........................................................................................................................................ 7
MEMORIA RAM ..................................................................................................................................... 8
TIPOS DE MEMORIA RAM ........................................................................................................................ 8
DRAM...................................................................................................................................................... 8
SDR ......................................................................................................................................................... 8
DDR ......................................................................................................................................................... 9
DDR3 ..................................................................................................................................................... 10
ALMACENAMIENTO SECUNDARIO............................................................................................. 11
DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO MAGNÉTICOS ............................................................................... 11
DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO ÓPTICOS ....................................................................................... 12
CONCLUSION.................................................................................................................................... 13
BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................. 14
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HISTORIA DE LAS MEMORIAS DE ALMACENAMIENTOS
La primera tarjeta perforada
La tarjeta perforada es una cartulina con unas determinadas posiciones que pueden o no estar perforadas,
lo que supone un código binario. Fueron el principal medio para ingresar información e instrucciones a un
computador en los años 1960 y 1970.
Las tarjetas perforadas han sido utilizadas no solo en la informática, sino también en los telares. De
hecho, la informática adquirió las tarjetas perforadas de los telares. Con la misma lógica de perforación o
ausencia de perforación, se utilizaron las cintas perforadas. [1]
La primera tarjeta
Dimensión: 80 y 96 columnas.
Capacidad: 80 o 96 caracteres de entrada
Uso: 1951-1986
Tarjeta perforada 1951-1986
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MEMORIA PRIMARIA Y SECUNDARIA
ÁREA DE ALMACENAMIENTO PRIMARIO
La memoria entrega al procesador almacenamiento temporal para programas y datos. Todos los
programas y datos deben transferirse a la memoria desde un dispositivo de entrada o desde el
almacenamiento secundario (disquete), antes de que los programas puedan ejecutarse o procesarse los
datos. Las computadoras usan 2 tipos de memoria primaria: ROM (read only memory), memoria sólo de
lectura, en la cual la información está grabada permanentemente. Las instrucciones básicas para arrancar
una computadora están grabadas aquí y en algunas notebooks han grabado hojas de cálculo, basic, etc.
Y está la memoria RAM (Random access memory), memoria de acceso aleatorio, la utiliza el usuario
mediante sus programas, y es volátil. La memoria del equipo permite almacenar datos de entrada,
instrucciones de los programas que se están ejecutando en ese momento, los datos resultados del
procesamiento y los datos que se preparan para la salida. Los datos proporcionados a la computadora
permanecen en el almacenamiento primario hasta que se utilizan en el procesamiento. Durante el
procesamiento, el almacenamiento primario almacena los datos intermedios y finales de todas las
operaciones aritméticas y lógicas. El almacenamiento primario debe guardar también las instrucciones de
los programas usados en el procesamiento. La memoria está subdividida en celdas individuales cada una
delas cuales tiene una capacidad similar para almacenar datos.
Las memorias primarias son 2:


Memoria ROM (Read Only Memory)
Memoria RAM (Random Access Memory)
Memoria ROM (Read Only Memory)
Se trata de un circuito integrado que se encuentra instalado en la tarjeta principal - Motherboard, dónde se
almacena información básica referente al equipo, lo que se denomina BIOS que integra un programa
llamado POST encargado de reconocer inicialmente los dispositivos instalados como el teclado, el
monitor CRT, la pantalla LCD, disqueteras, la memoria RAM, etc., y otro programa llamado Setup para
que el usuario modifique ciertas configuraciones de la máquina.
Actualmente se está buscando eliminar por completo el uso de chips ROM y utilizar sólo chips
de memoria flash NAND, para evitar el uso de baterías, ya que este último tipo de memoria es capaz de
almacenar datos hasta por 10 años sin necesidad de una pila eléctrica.
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Tipos de memoria ROM [2]
Hay 5 tipos básicos de ROM, los cuales se pueden identificar como:
ROM
Es memoria no volátil de solo lectura. Igualmente, también hay dos características a destacar en esta
definición. La memoria ROM es memoria no volátil: Los programas almacenados en ROM no se pierden
al apagar el ordenador, sino que se mantienen impresos en los chips ROM durante toda su existencia
además la memoria ROM es, como su nombre indica, memoria de solo lectura; es decir los programas
almacenados en los chips ROM son inmodificables. El usuario puede leer (y ejecutar) los programas de la
memoria ROM, pero nunca puede escribir en la memoria ROM otros programas de los ya existentes.
La memoria ROM es ideal para almacenar las rutinas básicas a nivel de hardware, por ejemplo, el
programa de inicialización de arranque el ordenador y realiza el chequeo de la memoria y los dispositivos.
La memoria ROM suele estar ya integrada en el ordenador y en varios periféricos que se instalan ya en el
ordenador. Por ejemplo, en la placa madre del ordenador se encuentran los chips de la ROM BIOS, que es
el conjunto de rutinas más importantes para comunicarse con los dispositivos. O, también, las tarjetas de
vídeo, las tarjetas controladoras de discos y las tarjetas de red tienen un chip de ROM con rutinas
especiales para gestionar dichos periféricos.
PROM
Tipo de memoria que puede ser programada una sola vez a través de un programador PROM. Están
compuestas de fusibles (o antifusibles) que sólo pueden ser quemados una vez.
Una memoria PROM sin programar se encuentra con todos los fusibles sin ser quemados, o sea, valor 1.
Cada fusible quemado corresponde a un 0 produciendo una discontinuidad en el circuito. Estas memorias
se van programando aplicando pulsos eléctricos.
EPROM (Erasable programmable read-only memory)
Creada por el ingeniero Dov Frohman. Es un tipo de chip de ROM no volátil.
Están formadas por celdas de FAMOS o transistores de puerta flotante. Cada celda viene de fábrica sin
carga, lo que es interpretado como 1. Luego se programan produciendo o no un voltaje sobre éstas
(cargándolas o no). Es decir, para crear celdas con valor 0 se les debe aplicar un voltaje, en tanto para
producir
celdas
con
valor
1
no
se
debe
hacer
nada .
Al ser programadas, puede borrarse su contenido al ser expuestas a una luz ultravioleta fuerte. Esto
sucede porque los fotones de luz ultravioleta excitan los electrones de las celdas, lo que produce que se
descarguen.
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Las EPROM pueden retener los datos entre diez y veinte años, y pueden ser leídas ilimitadas veces.
Para sobrescribir una EPROM, tienes que borrarla primero. El problema es que no es selectivo, lo que
quiere decir que borrará toda la EPROM. Para hacer esto, hay que retirar el chip del dispositivo en el que
se encuentra alojado y puesto debajo de la luz ultravioleta comentada anteriormente.
Borrar una EEPROM requiere una herramienta especial que emite una frecuencia determinada de luz
ultravioleta. Son configuradas usando un programador EPROM que provee voltaje a un nivel determinado
dependiendo del chip usado.
EEPROM (Electrically erasable programmable read-only memory)
Aunque las EPROM son un gran paso sobre las PROM en términos de utilidad, siguen necesitando un
equipamiento dedicado y un proceso intensivo para ser retirados y reinstalados cuando un cambio es
necesario. Como se ha dicho, no se pueden añadir cambios a la EPROM; todo el chip sebe ser borrado.
Algunas peculiaridades incluyen:



Los chips no tienen que ser retirados para sobre escribirse.
No se tiene que borrar el chip por completo para cambiar una porción del mismo.
Para cambiar el contenido no se requiere equipamiento adicional.
En lugar de utilizar luz ultra violeta, se pueden utilizar campos eléctricos para volver a incluir
información en las celdas de datos que componen circuitos del chip. El problema con la EEPROM, es
que, aunque son muy versátiles, también pueden ser lentos con algunos productos lo cuales deben realizar
cambios rápidos a los datos almacenados en el chip.
Los fabricantes respondieron a esta limitación con la memoria flash, un tipo de EEPROM que utiliza un
“cableado” interno que puede aplicar un campo eléctrico para borrar todo el chip, o simplemente zonas
predeterminadas llamadas bloques.
Memoria Flash
Constituye una clase de EEPROM, la cual puede ser reprogramada en bloques. Es un dispositivo de
almacenamiento que admite la lectura y escritura de un gran número de posiciones de memoria en una
misma acción. Tiene una velocidad de funcionamiento superior al resto de las memorias ROM.
La tecnología flash es utilizada en pendrives, cámaras de fotos, etc.
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Memoria RAM (random access memory)
RAM son las siglas de random access memory o memoria de acceso aleatorio, es un tipo de memoria que
permite almacenar y/o extraer información (Lectura/Escritura), accediendo aleatoriamente; es decir,
puede acceder a cualquier punto o dirección del mismo y en cualquier momento (no secuencial).
La memoria RAM, se compone de uno o más chips y se utiliza como memoria de trabajo para guardar o
borrar nuestros programas y datos. Es un tipo de memoria temporal que pierde sus datos cuando el
computador se queda sin energía.
Hay dos tipos básicos de memoria RAM: [3]


RAM dinámica (DRAM)
RAM estática (SRAM)
Los dos tipos de memoria RAM se diferencian en la tecnología que utilizan para guardar los datos, la
memoria RAM dinámica es la más común.
Tipos de memoria RAM
DRAM
Las memorias DRAM (Dynamic RAM) fueron las utilizadas en los primeros módulos (tanto en
los SIMM como en los primeros DIMM). Es un tipo de memoria más barata que la SDRAM, pero también
bastante más lenta, por lo que con el paso del tiempo ha dejado de utilizarse. Esta memoria es del
tipo asíncronas, es decir, que iban a diferente velocidad que el sistema, y sus tiempos de refresco eran
bastante altos (del orden de entre 80ns y 70ns), llegando en sus últimas versiones, las memorias EDORAM a unos tiempos de refresco de entre 40ns y 30ns.
SDR
Los módulos SDR (Single Data Rate) son los conocidos normalmente como SDRAM, aunque, como ya
hemos
dicho,
todas
las
memorias
actuales
son
SDRAM.
Se trata de módulos del tipo DIMM, de 168 contactos, y con una velocidad de bus de memoria que va
desde los 66MHz a los 133MHz. Estos módulos realizan un acceso por ciclo de reloj.
Empiezan a utilizarse con los Pentium II y su utilización llega hasta la salida de los Pentium 4 de Intel y
los procesadores Athlon XP de AMD, aunque las
primeras versiones de este último podían utilizar
memorias
SDR.
Este tipo de módulos se denominan por su
frecuencia, es decir, PC66, PC100 o PC133.
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DDR
Módulo DDR. Vemos que tiene una sola muesca de posicionamiento, situada a la derecha del centro del
módulo.
Los módulos DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) son una evolución de los módulos SDR. Se
trata de módulos del tipo DIMM, de 184 contactos y 64bits, con una velocidad de bus de memoria de
entre 100MHz y 200MHz, pero al realizar dos accesos por ciclo de reloj las velocidades efectivas de
trabajo se sitúan entre los 200MHz y los 400MHz. Este es un punto que a veces lleva a una cierta
confusión, ya que tanto las placas base como los programas de información de sistemas las reconocen
unas
veces
por
su
velocidad
nominal
y
otras
por
su
velocidad
efectiva.
Comienzan a utilizarse con la salida de los Pentium 4 y Thlon XP, tras el fracasado intento por parte de
Intel de imponer para los P4 un tipo de memoria denominado RIMM, que pasó con más pena que gloria y
tan sólo llegó a utilizarse en las primeras versiones de este tipo de procesadores (Pentium
4 Willamette con
socket
423).
Se han hecho pruebas con módulos a mayores velocidades, pero por encima de los 200MHz (400MHz
efectivos) suele bajar su efectividad. Esto, unido al coste y a la salida de los módulos del tipo DDR2, ha
hecho que en la práctica sólo se comercialicen
módulos DDR de hasta 400MHz (efectivos).
Estas memorias tienen un consumo de entre 0 y
2.5
voltios.
Este tipo de módulos se está abandonando, siendo
sustituido por los módulos del tipo DDR2.
DDR2
Módulo DDR2. Vemos que tiene una sola muesca de posicionamiento, situada a la derecha del centro del
módulo, aunque más hacia el centro que en los módulos DDR. También se puede apreciar la mayor
densidad
de
contactos.
Los módulos DDR2 SDRAM son una evolución de los módulos DDR SDRAM. Se trata de módulos del
tipo DIMM, en este caso de 240 contactos y 64bits. Tienen unas velocidades de bus de memoria real de
entre
100MHz
y
266MHz,
aunque
los
primeros
no
se
comercializan.
La principal característica de estos módulos es que son capaces de realizar cuatro accesos por ciclo de
reloj (dos de ida y dos de vuelta), lo que hace que su velocidad de bus de memoria efectiva sea el
resultado
de
multiplicar
su
velocidad
de
bus
de
memoria
real
por
4.
Esto duplica la velocidad en relación a una memoria del tipo DDR, pero también hace que los tiempos de
latencia sean bastante más altos (pueden llegar a ser el doble que en una memoria DDR).
El consumo de estas memorias se sitúa entre los 0 y 1.8 voltios, es decir, casi la mitad que una memoria
DDR.
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Tanto las memorias DDR como las memorias DDR2 se suelen denominar de dos formas diferentes, o
bien en base a su velocidad de bus de memoria efectiva (DDR-266, DDR-333, DDR-400, DDR2-533,
DDR2-667, DDR2-800) o bien por su ancho de banda teórico, es decir, por su máxima capacidad de
transferencia (PC-2100, PC-2700 y PC-3200 en el caso de los módulos DDR y PC-4200, PC-5300 y PC6400 en el caso de los módulos DDR2).
El Ancho de banda de los módulos DDR y DDR2 se
puede calcular multiplicando su velocidad de bus de
memoria efectiva por 8 (DDR-400 por 8 = PC-3200).
DDR3
Módulo DDR. Vemos que tiene una sola muesca de posicionamiento, situada en esta ocasión a la
izquierda
del
centro
del
módulo.
Este tipo de memorias (que ya han empezado a comercializarse, y están llamadas a sustituir a las DDR2)
son también memorias del tipo SDRAM DIMM, de 64bits y 240 contactos, aunque no son compatibles
con las memorias DDR2, ya que se trata de otra tecnología y además físicamente llevan la muesca de
posicionamiento
en
otra
situación.
Según las informaciones disponibles se trata de memorias con una velocidad de bus de memoria real de
entre 100MHz y 250MHz, lo que da una velocidad de bus de memoria efectiva de entre 800MHz y
2000MHz (el doble que una memoria DDR2 a la
misma velocidad de bus de memoria real), con un
consumo de entre 0 y 1.5 voltios (entre un 16% y
un 25% menor que una DDR2) y una capacidad
máxima de transferencia de datos de 15.0GB/s.
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ALMACENAMIENTO SECUNDARIO
El almacenamiento secundario es un medio de almacenamiento definitivo (no volátil como el de la
memoria RAM, sino DVD, CDs, por ejemplo).
El proceso de transferencia de datos a un equipo de cómputo se le llama procedimiento de lectura. El
proceso de transferencia de datos desde la computadora hacia el almacenamiento se denomina
procedimiento de escritura.
En la actualidad se pueden usar principalmente dos tecnologías para
almacenar información:


Magnético. (ej. Disco duro, diskette)
Óptico. (ej. Algunos dispositivos combinan ambas tecnologías.
Dispositivos de almacenamiento magnéticos
Estos dispositivos de almacenamiento utilizan técnicas similares para leer y escribir información. Las
superficies de estos medios están cubiertas con un material magnéticamente sensible. Para que la
información pueda ser almacenada, las superficies están cubiertas con millones de diminutas partículas de
hierro. Cada una de estas partículas puede actuar como un imán, adquiriendo un campo magnético cuando
se somete a un electroimán.
.
Un disco magnético (flexible o duro) sirve de soporte para archivos de información. Almacena los bytes
de estos archivos en uno o varios sectores de pistas circulares. Ellas son anillos concéntricos separados lo
menos posible entre sí, existentes en sus dos caras recubiertas de una fina capa superficial de material
magnetizable. Este es del tipo usado en las cintas de audio, siendo que las partículas ferromagnéticas que
lo componen conservan su magnetismo aunque desaparezca el campo que las magnetizó.
El cuerpo del disco así recubierto en sus dos caras, está constituido: en los disquetes por mylard (flexible),
y en los discos rígidos por aluminio o cristal cerámico.
.
La estructura física de un disco, con sus pistas y sectores se hallan invisible en el disco. Estas pistas,
invisibles, se crean durante el "formateo". Este proceso consiste en grabar (escribir) magnéticamente los
sucesivos sectores que componen cada una de las pistas de un disco o disquete, quedando así ellas
magnetizadas. Luego del formateo, en cada sector quedan grabados los campos que lo constituyen, entre
los cuales se halla el que permite identificar un sector mediante una serie de números, y el campo de 512
bytes reservado para datos a grabar o regrabar, lo cual tiene lugar cada vez que se ordena escribir dicho
sector. La grabación se logra como en un grabador de audio por la acción de un campo magnético de
polaridad reversible (N-S o S-N), que imanta la pista al actuar dicho campo sobre ella, al salir a través de
un corte ("entrehierro") realizado en un diminuto núcleo ferromagnético (núcleo hoy suplantado por una
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película delgada inductiva). El ancho de este núcleo determina del ancho de la pista (0,1 mm o menos).
Ejemplos de dispositivos magnéticos son el disquete, el disco duro y las unidades de cinta.
Dispositivos de almacenamiento ópticos
Las técnicas de almacenamiento óptico hacen posible el uso de la localización precisa mediante rayos
laser. Los dispositivos de almacenamiento óptico enfocan el rayo láser sobre el medio de grabación: un
disco girando. El almacenamiento óptico es la principal alternativa para el almacenamiento magnético.
Un disco óptico es una superficie circular de policarbonato donde la información se guarda haciendo unos
surcos en la superficie del disco. El acceso a los datos se realiza cuando un material especial del disco,
que suele ser de aluminio, es iluminado con un haz de láser. Los surcos en la superficie modifican el
comportamiento del haz de láser reflejado y nos dan la información que contiene el disco.
Ejemplos de este tipo de almacenamiento es el cd-rom, el dvd, etc.
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CONCLUSION
Al finalizar este trabajo hemos llegado a la conclusión de que el tema tratado es sumamente
interesante, y de gran importancia para el desarrollo cotidiano de las actividades que uno como usuario
del computador realiza, logramos entender su real función que en este caso se refiere a una parte de los
componentes que integran una computadora. Son dispositivos que retienen datos informáticos durante
algún intervalo de tiempo. Las memorias de computadora proporcionan una de las principales funciones
de la computación moderna, la retención o almacenamiento de información. Es uno de los componentes
fundamentales de todas las computadoras modernas que, acoplados a una unidad central de
procesamiento CPU, implementa lo fundamental del modelo de computadora de la Arquitectura de von
Neumann.
En segunda instancia en este informe logramos explicar la compleja variedad de subdivisiones que
poseen tanto las memorias de almacenamiento primarias como secundarias, también un poco de
historia para logar una mayor comprensión en el contexto en el que se desarrollo.
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BIBLIOGRAFIA
[1] http://galeon.com/juanmawizner/progbbdd/disp/tarjeta.pdf
[2] http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r40289.PDF
[3] http://www.configurarequipos.com/doc35.html
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